近年来,新能源汽车的推广和应用对汽车轻量化技术提出了更高的挑战,车身轻量化研究也成为研究热点。采用多材料混合车身结构是实现汽车轻量化最有效的途径之一,碳纤维增强复合材料（CFRP）因具有比强度和比刚度高、易于成型和结构可设计性强等优势,近年来受到汽车制造业的青睐。连接技术是多材料车身结构工程应用的关键问题,自冲铆作为一种新轻型薄板材料机械连接技术,在连接异种材料和非金属材料方面具有优势,在车身制造中得到广泛应用。自冲铆连接纤维增强复合材料时,复合材料变形会导致铺层表面产生宏观裂纹缺陷及铺层内部大面积分层损伤,因此亟需开发一种减小纤维增强复合材料成形损伤的新型自冲铆接工艺。本文以碳纤维增强环氧树脂基复合材料为研究对象,以减小CFRP和铝合金自冲铆接头的成形损伤为目的,主要开展了温热自冲铆接工艺和成形损伤研究,并分析了CFRP的铺层结构、板厚和服役温度对接头力学性能和失效过程的影响。第一,建立了考虑温度影响的CFRP力学性能预测模型。CFRP具有各向异性力学特性,同时热固性环氧树脂基体在玻璃化转变温度下具有高弹态特征,选取常温至基体玻璃化转变温度的温度区间,对CFRP进行主方向的拉伸和压缩试验、剪切试验和层间断裂韧性测试,全面研究了材料的各向基础力学性能随温度的变化规律。基于获得的试验数据,采用双参数反正弦函数预测CFRP在不同温度下的力学性能。第二,建立了考虑剪切效应和温度影响的复合材料损伤本构模型。由于CFRP在自冲铆接过程中主要受剪切力作用,同时纵横剪切力学响应呈非线性变化,在基于应变的Hashin失效准则基础上添加了面内剪切失效和面外剪切失效判据。基于连续损伤力学理论,将各损伤变量耦合到刚度矩阵中,能够实现相应失效模式下材料力学性能的渐进退化。将温度影响因素耦合到损伤本构模型中,实现对不同温度下材料力学性能及失效的模拟。第三,建立CFRP和铝合金自冲铆成形仿真模型,研究接头的成形损伤机理。通过温热自冲铆接试验研究不同温度下CFRP表面的成形损伤缺陷。通过数值模拟研究了铺层角度和铆接温度对成形过程中CFRP变形和损伤的影响。随后,提出了 CFRP和铝合金自冲铆接头的拉伸仿真有限元模型建立方法,对温热自冲铆接头的拉剪力学性能及失效机理进行研究。考虑到CFRP板具有可设计性强的优势,选取三种典型铺层结构和三种厚度的CFRP板与铝合金进行温热自冲铆接,对接头进行拉伸-剪切试验,研究铺层角度和板厚对接头力学性能和失效形式的影响。采用MMC失效准则确定铝合金的失效参数,研究接头的拉伸失效机理及CFRP板的裂纹扩展趋势。制备了 CFRP和铝合金粘接-自冲铆复合接头,研究了粘接剂对自冲铆接头力学性能的影响。最后,基于前期的研究结果,以0°/90°铺层结构的接头为研究对象,分析了服役温度对接头拉剪力学性能的影响。采用非接触式应变测量系统对搭接区域的应变场变化进行分析,定性及定量研究不同服役温度下接头的拉伸失效机理。采用扫描电子显微镜对上板铆孔失效区域进行观测,研究不同拉伸温度下铆孔区域的损伤形貌差异。基于上述研究,本文提出了 CFRP和铝合金温热自冲铆接方法,有效解决了常温铆接易在上板表面形成宏观裂纹缺陷的问题,减小了 CFRP的成形损伤。试验获得环氧树脂基CFRP的基础力学性能参数在不同温度下的变化规律;建立了复合材料损伤本构模型,实现了 CFRP在不同温度下自冲铆接时的变形及损伤预测;推动了自冲铆接技术在复合材料车身连接中的应用。